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摘要利用发电机带动凸轮曲轴传动,通过挺杆,摇臂实现播种,施肥,洒水一体化的联动传动,通过设计凸轮曲线,实现种子,水箱的开关时间,严格控制播种颗粒数,实现有机肥的均匀定量的施加,适合于劳动密集型,家庭劳动力充足,耕地面积不是很多且土地干燥的地方,价格便宜,操作方便。
中图分类号:S223文献标识码:A
1 国内外播种机的现状
1.1 国内播种机的发展现状
我国有500家左右的企业生产播种机,以谷物条播机为主,并且与畜力播种机和小型拖拉机一起使用的播种机,占主导地位。与畜力播种机和小型拖拉机一起使用的播种机占全国产量的90%多,但与之形成鲜明对比的是,国家有10家企业生产与中型拖拉机一起使用的播种机。但是,我国生产的联合播种机在近几年来,发展势头迅猛,主要类型如下:(1)覆膜——穴播联合作业机;(2)松土——施肥联合作业机;(3)耕作——播种联合作业机;(4)播种一拖肥联合作业机;(5)施水——播种联合作业机等。最重要的是,国家目前正在发展铺膜播种联合作业机。同时, 小麦精少量, 中耕作物精密和精少量三种播种机的发展非常快,目前已经得到了极大地应用。现将我国自己研制的播种机的缺点列举在下面:
(1)播种机工作幅宽小。现在, 加拿大、俄罗斯、美国的播种机幅宽已达到10-15m,而欧洲一些主要国家也已达到5-6m,但,我国自己生产的播种机幅宽才能达到3.6m多。
(2)排种器的排种效率低。由于我国生产的播种机为传统的排种器,都是“一器一行”, 所以效率低。
(3)工作速度低慢。人家國外播种机的播种速度已达到15km/h,有的国家像美国已经达到20km/h。在实际情况中, 受土壤, 整地质量方面条件的限制,目前全世界的播种机播种速度为8-12km/h,但我国的十分落后,速度仅为5-6km/h。
(4)外槽轮排种器工作效果不理想。由于外槽轮排种器的结构所限,排种脉动性和种子沟内分布不均匀性,抑制我国半精密播种的实现,虽然国内大多是采用外槽轮式排种器, 型号虽然很多,但精度不高,有离心式排种器, 锥盘式排种器, 水平圆盘式排种器, 气压式精密排种器等。
1.2 国外播种机的发展现状
(1)已经发展到气吸式精密播种机,它有如下优点:与手扶拖拉机,大、中、小型拖拉机均有相应的配套机型, 能最稳定。例如法国MONOSEM公司生产的NG Plus 系列气吸式播种机,德国阿玛松公司生产的ED 8行气吸式精密播种机, 法国库恩公司生产的4行、6行和8行气吸播种机, 德国哈西亚公司的气吸式播种机。(2)播种机工作幅宽已达到5-6m, 加拿大、俄罗斯、美国的播种机幅宽已达到10-15m。(3)播种机播种速度为8-12km/h, 像美国已经达到20km/h。
2 总体方案的设计
2.1 创作思路来源
通过内燃机的学习,认识到凸轮传动机构的优越性,通过自己的经历和对国内播种机的认识与了解,来创造一种适合于干燥,小亩土地,用于个体作业的播种机,有的地方土壤干燥,在播种时需要对种子进行润湿,提高种子的发芽率,再者,农民播种时能利用自己的有机肥,生产出绿色环保的,天然无污染的粮食,于是,通过凸轮传动机构实现犁地、播种、洒水、施肥于一体化的小型半自动化的播种机。
2.2 方案的总体布局
(1)播种机的前进:通过发电机驱动后轮,从而带动四轮播种机前行。(2)犁地的设计:利用普通梨来实现犁地,通过一个齿条齿轮传动,手动控制梨的升降,实现犁地的目的。(3)凸轮轴的传动:利用一组齿轮副,通过后轮传动带动凸轮轴的传动。(4)种子的播种过程:通过设置存放规定颗粒的种子存储室,来精确控制种子的播放颗粒,然后由于凸轮的转动,通过挺杆与摇臂控制种子阀门的开闭。(5)洒水的过程:利用凸轮的转动,通过挺杆与摇臂的传动开关洒水阀门。(6)施肥的过程:利用凸轮的转动,通过挺杆与摇臂的传动开关施肥阀门,在储存肥料的储存箱中设置一个涡轮,搅拌有机肥。
3 方案的机构原理与传动关系
(1)通过链带轮把发电机输出的动力传给后轮轴,驱动后轮和播种机的前行。(2)通过一对齿轮副把后轮轴的传动传给凸轮轴,带动凸轮的转动。(3)凸轮和凸轮轴之间通过键连接,凸轮的设计是根据播种时,种子与种子的间距,后轮轴的转速,播种颗粒数目来设计凸轮的曲线,从而精确,严格的实现播种的时间间隔和播种的颗粒要求,以及洒水,施肥的动作顺序和时间间隔。(4)种子存储器根据各种农作物的最佳播种颗粒要求,设计不同的储存室来控制不同农作物的播种颗粒要求,(5)水箱和肥料储存器采用严格的橡胶密封,防止外泄,肥料储存器的涡轮通过发动机外联离合器直接驱动,用来搅拌有机肥,使之均匀,便于施肥。(6)利用凸轮的转动,通过挺杆,来控制摇臂,利用杠杆原理实现种子阀门,肥料阀门,水阀门的定时开关。(7)通过一对齿条齿轮,手动实现梨的升降过程,实现梨地的目的。
4 方案的优点与不足
4.1 优点
(1)实现了播种,洒水,施肥同时进行的一体化过程。(2)适于干燥的,陡峭的小亩土地耕作,实现种子的润湿作用。(3)适用个人生产,价格便宜,经济型好。(4)实现有机肥的均匀适用,保护土壤。(5)实现了半自动化。(6)操作方便。
4.2 不足
(1)效率低,不适于大面积种植。(2)依赖人的作用大。(3)油耗较大,噪声较大。
5 播种机的发展趋势
5.1 发展精密播种
我国自20世纪70年代初开始研究精密播种,但全国精播的面积还很少,而在欧美国家,播种已基本实现了精密化,我国精密播种的作物基本局限于中耕作物,目前国内尚无成熟的机型,主要由于谷物精播的难度较大。由于气力式播种机由于对种子尺寸要求不严, 伤种少,易达到单粒点播, 不需精选分级,而且通用性较好,最重要的是它也具备高速作业的性能,作业速度可达10-12km/h,工作幅宽也可加大到8-12m以上,满足了对大功率拖拉机的配套和宽幅作业的要求。所以可以肯定的是:气力式精密播种机是21世纪播种机械的发展方向。
5.2播种机大量采用最新技术
如英国提出适合于蔬菜的液体播种和适合于牧草的超音速播种, 日本提出适合蔬菜的静电播种,加拿大采用的种子带播种。最为突出的是,德国的697型精密播种机装有供驱动排种锥体的液压马达,它能实现当地轮滑动时,液压马达启动,来达到排种锥体的转速与机器前进速度相协调,控制操作开沟器的升降的目的。美国塞科尔5000型气压式播种机用液压马达驱动风机。
5.3直接播种的联合作业机将得到进一步发展
它的主要优势为:一次可以完成多项作业, 保证及时播种, 作业效率高, 可以充分利用配套动力, 提高产量, 降低作业成本, 节省能源, 联合作业机实现了在播种的同时,完成耕整地、施肥、喷洒液等作业的任务,而且它可以减少机组进地次数,使土壤免受机具的过度压实。与我国传统的播种机相比, 降低32%作业费用。直接播种机主要有如下结构特点:在开沟装置上, 在播种机组前面加装一个种床式开沟器,来切断地表的残茬和硬秆或耕出窄带作为种床,最后由装在后面的种沟开沟器在其上开出种沟,从而实现了作物种子直接播在留茬地里的任务,达到了免耕或少耕的目的。
6 方案总结
通过课堂上学到的一些结构与原理,用于实践创新上,虽然缺点很多,可行性值得讨论,但是一种很好的锻炼,锻炼和培养了自己的创新思维,创新源于扎实的理论知识,只有把理论知识学好,大胆的专研与发现,敢于应用到实际中,通过创作来发现,解决问题,才能进一步拓宽思路,才能创作更加丰富的作品,不管遇到什么困难都要坚持做下去!
参考文献
[1]唐光科.发展山区农业机械化若干问题的探讨[J].广西农业机械化,2006(6).
[2]丁为民,王耀华,彭嵩植.正、反转旋耕不同耕作性能的比较[J].南京农业大学学报,2003(3).
[3]方在华,周志立,杨铁皂,张文春,张剑,管西强.犁耕和旋耕作业发动机载荷的统计特性[J].农业工程学报,2000(4).
[4]李志杰.浅谈推广机械化保护性耕作的重要性与必要性[J].农业装备技术,2002(4).
[5]夏萍,江家伍,姚天曙.农业机械化综合作业模式的试验研究及效益分析[J].农业机械学报,2001(3).
[6]徐嘉梁.抛土开沟犁设计方案探讨[J].江苏理工大学学报,1998(4).
中图分类号:S223文献标识码:A
1 国内外播种机的现状
1.1 国内播种机的发展现状
我国有500家左右的企业生产播种机,以谷物条播机为主,并且与畜力播种机和小型拖拉机一起使用的播种机,占主导地位。与畜力播种机和小型拖拉机一起使用的播种机占全国产量的90%多,但与之形成鲜明对比的是,国家有10家企业生产与中型拖拉机一起使用的播种机。但是,我国生产的联合播种机在近几年来,发展势头迅猛,主要类型如下:(1)覆膜——穴播联合作业机;(2)松土——施肥联合作业机;(3)耕作——播种联合作业机;(4)播种一拖肥联合作业机;(5)施水——播种联合作业机等。最重要的是,国家目前正在发展铺膜播种联合作业机。同时, 小麦精少量, 中耕作物精密和精少量三种播种机的发展非常快,目前已经得到了极大地应用。现将我国自己研制的播种机的缺点列举在下面:
(1)播种机工作幅宽小。现在, 加拿大、俄罗斯、美国的播种机幅宽已达到10-15m,而欧洲一些主要国家也已达到5-6m,但,我国自己生产的播种机幅宽才能达到3.6m多。
(2)排种器的排种效率低。由于我国生产的播种机为传统的排种器,都是“一器一行”, 所以效率低。
(3)工作速度低慢。人家國外播种机的播种速度已达到15km/h,有的国家像美国已经达到20km/h。在实际情况中, 受土壤, 整地质量方面条件的限制,目前全世界的播种机播种速度为8-12km/h,但我国的十分落后,速度仅为5-6km/h。
(4)外槽轮排种器工作效果不理想。由于外槽轮排种器的结构所限,排种脉动性和种子沟内分布不均匀性,抑制我国半精密播种的实现,虽然国内大多是采用外槽轮式排种器, 型号虽然很多,但精度不高,有离心式排种器, 锥盘式排种器, 水平圆盘式排种器, 气压式精密排种器等。
1.2 国外播种机的发展现状
(1)已经发展到气吸式精密播种机,它有如下优点:与手扶拖拉机,大、中、小型拖拉机均有相应的配套机型, 能最稳定。例如法国MONOSEM公司生产的NG Plus 系列气吸式播种机,德国阿玛松公司生产的ED 8行气吸式精密播种机, 法国库恩公司生产的4行、6行和8行气吸播种机, 德国哈西亚公司的气吸式播种机。(2)播种机工作幅宽已达到5-6m, 加拿大、俄罗斯、美国的播种机幅宽已达到10-15m。(3)播种机播种速度为8-12km/h, 像美国已经达到20km/h。
2 总体方案的设计
2.1 创作思路来源
通过内燃机的学习,认识到凸轮传动机构的优越性,通过自己的经历和对国内播种机的认识与了解,来创造一种适合于干燥,小亩土地,用于个体作业的播种机,有的地方土壤干燥,在播种时需要对种子进行润湿,提高种子的发芽率,再者,农民播种时能利用自己的有机肥,生产出绿色环保的,天然无污染的粮食,于是,通过凸轮传动机构实现犁地、播种、洒水、施肥于一体化的小型半自动化的播种机。
2.2 方案的总体布局
(1)播种机的前进:通过发电机驱动后轮,从而带动四轮播种机前行。(2)犁地的设计:利用普通梨来实现犁地,通过一个齿条齿轮传动,手动控制梨的升降,实现犁地的目的。(3)凸轮轴的传动:利用一组齿轮副,通过后轮传动带动凸轮轴的传动。(4)种子的播种过程:通过设置存放规定颗粒的种子存储室,来精确控制种子的播放颗粒,然后由于凸轮的转动,通过挺杆与摇臂控制种子阀门的开闭。(5)洒水的过程:利用凸轮的转动,通过挺杆与摇臂的传动开关洒水阀门。(6)施肥的过程:利用凸轮的转动,通过挺杆与摇臂的传动开关施肥阀门,在储存肥料的储存箱中设置一个涡轮,搅拌有机肥。
3 方案的机构原理与传动关系
(1)通过链带轮把发电机输出的动力传给后轮轴,驱动后轮和播种机的前行。(2)通过一对齿轮副把后轮轴的传动传给凸轮轴,带动凸轮的转动。(3)凸轮和凸轮轴之间通过键连接,凸轮的设计是根据播种时,种子与种子的间距,后轮轴的转速,播种颗粒数目来设计凸轮的曲线,从而精确,严格的实现播种的时间间隔和播种的颗粒要求,以及洒水,施肥的动作顺序和时间间隔。(4)种子存储器根据各种农作物的最佳播种颗粒要求,设计不同的储存室来控制不同农作物的播种颗粒要求,(5)水箱和肥料储存器采用严格的橡胶密封,防止外泄,肥料储存器的涡轮通过发动机外联离合器直接驱动,用来搅拌有机肥,使之均匀,便于施肥。(6)利用凸轮的转动,通过挺杆,来控制摇臂,利用杠杆原理实现种子阀门,肥料阀门,水阀门的定时开关。(7)通过一对齿条齿轮,手动实现梨的升降过程,实现梨地的目的。
4 方案的优点与不足
4.1 优点
(1)实现了播种,洒水,施肥同时进行的一体化过程。(2)适于干燥的,陡峭的小亩土地耕作,实现种子的润湿作用。(3)适用个人生产,价格便宜,经济型好。(4)实现有机肥的均匀适用,保护土壤。(5)实现了半自动化。(6)操作方便。
4.2 不足
(1)效率低,不适于大面积种植。(2)依赖人的作用大。(3)油耗较大,噪声较大。
5 播种机的发展趋势
5.1 发展精密播种
我国自20世纪70年代初开始研究精密播种,但全国精播的面积还很少,而在欧美国家,播种已基本实现了精密化,我国精密播种的作物基本局限于中耕作物,目前国内尚无成熟的机型,主要由于谷物精播的难度较大。由于气力式播种机由于对种子尺寸要求不严, 伤种少,易达到单粒点播, 不需精选分级,而且通用性较好,最重要的是它也具备高速作业的性能,作业速度可达10-12km/h,工作幅宽也可加大到8-12m以上,满足了对大功率拖拉机的配套和宽幅作业的要求。所以可以肯定的是:气力式精密播种机是21世纪播种机械的发展方向。
5.2播种机大量采用最新技术
如英国提出适合于蔬菜的液体播种和适合于牧草的超音速播种, 日本提出适合蔬菜的静电播种,加拿大采用的种子带播种。最为突出的是,德国的697型精密播种机装有供驱动排种锥体的液压马达,它能实现当地轮滑动时,液压马达启动,来达到排种锥体的转速与机器前进速度相协调,控制操作开沟器的升降的目的。美国塞科尔5000型气压式播种机用液压马达驱动风机。
5.3直接播种的联合作业机将得到进一步发展
它的主要优势为:一次可以完成多项作业, 保证及时播种, 作业效率高, 可以充分利用配套动力, 提高产量, 降低作业成本, 节省能源, 联合作业机实现了在播种的同时,完成耕整地、施肥、喷洒液等作业的任务,而且它可以减少机组进地次数,使土壤免受机具的过度压实。与我国传统的播种机相比, 降低32%作业费用。直接播种机主要有如下结构特点:在开沟装置上, 在播种机组前面加装一个种床式开沟器,来切断地表的残茬和硬秆或耕出窄带作为种床,最后由装在后面的种沟开沟器在其上开出种沟,从而实现了作物种子直接播在留茬地里的任务,达到了免耕或少耕的目的。
6 方案总结
通过课堂上学到的一些结构与原理,用于实践创新上,虽然缺点很多,可行性值得讨论,但是一种很好的锻炼,锻炼和培养了自己的创新思维,创新源于扎实的理论知识,只有把理论知识学好,大胆的专研与发现,敢于应用到实际中,通过创作来发现,解决问题,才能进一步拓宽思路,才能创作更加丰富的作品,不管遇到什么困难都要坚持做下去!
参考文献
[1]唐光科.发展山区农业机械化若干问题的探讨[J].广西农业机械化,2006(6).
[2]丁为民,王耀华,彭嵩植.正、反转旋耕不同耕作性能的比较[J].南京农业大学学报,2003(3).
[3]方在华,周志立,杨铁皂,张文春,张剑,管西强.犁耕和旋耕作业发动机载荷的统计特性[J].农业工程学报,2000(4).
[4]李志杰.浅谈推广机械化保护性耕作的重要性与必要性[J].农业装备技术,2002(4).
[5]夏萍,江家伍,姚天曙.农业机械化综合作业模式的试验研究及效益分析[J].农业机械学报,2001(3).
[6]徐嘉梁.抛土开沟犁设计方案探讨[J].江苏理工大学学报,1998(4).